Il cemento verde, o green cement in inglese, è pensato per ridurre le emissioni di anidrice carbonica e l’impatto ambientale. Da questo punto di vista, infatti, il cemento tradizionale è piuttosto nocivo per il pianeta. Per produrre la sua alternativa ecologica si impiegano materiali riciclati e scarti industriali.
Il cemento verde ecologico può fornire una risposta sostenibile alla crisi climatica. Ha infatti il potenziale di mitigare l’impatto del settore edilizio. Questo materiale riduce le emissioni, si compone di elementi riciclati ed è frutto di tecnologie all’avanguardia. Si tratta di un’innovazione non trascurabile. Il cemento tradizionale è oggi imprescindibile nel settore delle costruzioni, ma fortemente impattante. Trovare una soluzione per abbassarne la pericolosità per il suolo e la biodiversità locale aprirebbe una nuova frontiera.
Impatto ambientale del cemento tradizionale
Il cemento tradizionale è una delle principali fonti di emissioni di CO2 a livello industriale. La sua produzione è responsabile del 7-8% delle emissioni globali, un valore superiore a quello dell’intero settore aereo. Secondo recenti analisi dell’Agenzia Internazionale per l’Energia (IEA) e di CSI Ricerca & Ambiente, le emissioni del settore cemento sono aumentate del 3% tra il 2015 e il 2021. Se non si interverrà rapidamente, e con una certa fermezza, potrebbero crescere ancora, fino al 17%, entro il 2050. Si arriverebbe così a superare quota 5 miliardi di tonnellate annue di CO2.
Le principali ragioni per le quali questo materiale è tanto impattante sono le seguenti:
- produzione di clinker. Il composto di partenza per ottenere cemento si ottiene attraverso l’utilizzo di fornaci che raggiungono temperature intorno ai 1450 gradi centigradi. Per portarle a simili livelli di calore si sfruttano combustibili fossili;
- decarbonatazione del calcare. La reazione chimica necessaria a trasformare il calcare CaCO₃ in clinker rilascia anidride carbonica nell’atmosfera in enormi quantità;
- logistica ed estrazione. Estrarre e trasportare calcare, argilla e sabbia aumenta ulteriormente l’impronta di carbonio della produzione cementifera;
- consumo idrico e degrado ambientale. L’intero processo industriale impatta su suolo, a causa dell’estrazione di terra e sabbia; acqua, necessaria alla produzione del clinker, e biodiversità.
Consumo globale e quota di emissioni
Il dato maggiormente preoccupante relativo all’industria del cemento è che si tratta di un materiale consumato annualmente per oltre 4 miliardi di tonnellate, su tutto il pianeta. La produzione, da sola, è responsabile di una fetta di emissioni di CO2 estremamente significativa. Non esistono altre fonti industriali che impattino così tanto. Il processo di calcinazione, quello di trasformazione e il fabbisogno energetico degli altiforni sono delle vere e proprie bombe ecologiche, nocive non soltanto per l’area geografica ove sono collocate.
Emissioni nel ciclo di produzione: clinker, calcinazione, combustione
La calcinazione rilascia CO2 chimicamente, a causa del processo di decarbonatazione, e contribuisce al 60% delle emissioni totali legate alla produzione del clinker. Il carbonato di calcio CaCO3 si decompone rilasciando una molecola di CO2 per ogni molecola di CaCO3. Si tratta di una reazione necessaria al fine di formare l’ossido di calcio CaO che poi reagirà con altri componenti e darà vita al cemento per edilizia.
La combustione incide per il restante 40% circa, dovuto al raggiungimento e al mantenimento della temperatura necessaria all’operatività delle fornaci. I combustibili fossili bruciati liberano ossidi di zolfo e azoto nell’atmosfera. Altre emissioni figlie di questo processo sono quelle dovute alle polveri derivanti dalla macinazione del clinker assieme ad altri ingredienti, come per esempio il gesso.
Soluzioni per decarbonizzare il cemento
Abbiamo a disposizione alcune soluzioni per decarbonizzare il cemento e renderlo, almeno in parte, più ecologico. Ve ne sono di più concrete di altre, replicabili su scala industriale, mentre talune sono soprattutto possibilità teoriche. Vediamo quali sono:
- cemento ecologico prodotto con materiali riciclati, a basso clinker o legato tramite geopolimeri e calce pozzolanica;
- cattura e stoccaggio del carbonio nel calcestruzzo;
- utilizzo di materiali naturali come additivi;
- produzione circolare e tecnologie a basse emissioni.
Queste tecnologie di cemento verde possono già segnare una bella differenza, in termini di impatto, rispetto al materiale tradizionale. Raffrontiamole con l’aiuto di una tabella.
| CARATTERISTICA | CEMENTO TRADIZIONALE | CEMENTO VERDE |
| Emissioni di CO2 per tonnellata | ~0.8-1.0 tonnellate di CO2 | ~0.4-0.6 tonnellate di CO2 |
| Costo medio produzione €/ton | €90 – €120 | €120 – €150+ |
| Percentuale clinker | 90% – 95% | 50% – 70% |
Tra i dati riportati, non può non colpire l’ultimo, relativo alla percentuale di clinker impattante contenuto all’interno del materiale che fuoriesce dalla betoniera. Il cemento verde, indipendentemente da come sia ottenuto, ne contiene una quantità sensibilmente minore. Esaminiamo dunque ora le tre alternative più credibili al cemento tradizionale.
Cementi a basso clinker e leganti basso-impattanti
Nella formulazione del cemento verde si fa uso di componenti pozzolanici, a basso contenuto di clinker perché in grado di reagire con l’idrossido di calcio, piuttosto che con il carbonato. È possibile produrre la malta ricorrendo a materiale inerte riciclato, proveniente dalla demolizione del calcestruzzo. Si otterrà così un prodotto con caratteristiche analoghe a quelle delle materie prime naturali, nell’ottica di un’economia circolare basata sul risparmio di risorse naturali, il riutilizzo di materia prima e la minimizzazione delle emissioni di CO2.
Cementi di questo tipo non sono di serie B, anzi, si tratta di prodotti in grado di soddisfare tutte le esigenze progettuali di una malta tipica. Presentano infatti durabilità, resistenza agli ambienti aggressivi e la stessa lavorabilità prevista dalle applicazioni nelle quali si faccia uso di cemento tradizionale. Possono rispondere bene alle esigenze di sostenibilità richieste dall’attuale mercato delle costruzioni. Un calcestruzzo di questo tipo ben si presta a soddisfare le necessità derivanti da progetti complessi, garantendo affidabilità, prestazioni meccaniche e sostenibilità.
Cattura e stoccaggio del carbonio nel cemento
La cattura e lo stoccaggio di carbonio secondo la tecnica CCS (Carbon Capture and Storage) sono tecnologie che puntano alla riduzione delle emissioni dell’industria del cemento. Il processo consiste nel separare la CO2 emessa dai gas di scarico causati dal processo di produzione. Per riuscirci, la si inietta in formazioni geologiche profonde, in maniera tale da sequestrarla permanentemente. L’industria del cemento punta ad avere a disposizione calcestruzzo a emissioni zero entro il 2050. L’ambizioso risultato sarebbe possibile implementando impianti CCS.
Un altro aspetto da tenere in considerazione è l’inseguimento di una produzione capace di catturare la CO2, divenendo elemento attivo nel sequestro del carbonio. L’anidride carbonica sequestrata può essere immediatamente reinserita nel ciclo produttivo, diventando parte integrante del processo di ricarbonatazione e di quello di mineralizzazione degli aggregati. Non abbiamo ancora a disposizione un materiale capace di sequestrare la CO2 all’interno del materiale da costruzione, ma la ricerca si sta muovendo in questa direzione da diversi anni.
Tecnologie low-carbon e produzione circolare
Facendo uso di materiali riciclati, innovando i processi produttivi e mirando alla cattura del carbonio di cui abbiamo scritto, è possibile inserire tecniche e tecnologie a bassa emissione di anidride carbonica nella catena produttiva del cemento, limitandone l’impatto ambientale.
Accanto alle migliorie già descritte, alcuni cementifici stanno cambiando completamente il loro processo produttivo, escludendo gli altoforni e sostituendoli con potenti forni elettrici ad arco, alimentati da energie rinnovabili. Similmente, è possibile diminuire la quantità di clinker necessaria o sostituirla, anche quasi integralmente, servendosi di scarti industriali, o sottoprodotti, che possiedano già le proprietà ricercate. Quel che più conta è ridurre la presenza di carbonato di calcio, l’elemento più inquinante in assoluto tra quelli legati alla produzione di cemento.
Il calcestruzzo si ricicla. Una volta dismesso, questo materiale può essere sminuzzato e riscaldato – a circa 500°C – al fine di disidratare la polvere di cemento e ripristinarne le proprietà leganti. Il calore deve essere controllato, poiché va evitata la decomposizione dei componenti carbonatici, i quali genererebbero CO2. Questo calcestruzzo, definito termoattivato, non è utilizzato da solo, bensì unito al tradizionale per ragioni di sicurezza e solidità.
A livello ancora puramente sperimentale, abbiamo a disposizione tecniche innovative, le quali ci consentono di ottenere cemento attraverso un metodo elettrochimico. Esso utilizza l’elettricità allo scopo di produrre carbonato di calcio da CO2 catturata dall’aria. Legandola a minerali o a calcestruzzo riciclato, è possibile generare anche gas utilizzabili come combustibile, o per la cattura del carbonio, quali idrogeno e ossigeno. Naturalmente, siamo ben lontani dal poter traslare questa tecnica dall’ambito laboratoriale a quello industriale.
Trend di crescita e aziende attive nel settore del cemento verde
Il settore del cemento verde è attualmente in forte crescita. Il materiale comincia ad avere mercato e molti acquirenti, a partire dalle grandi imprese edili, avvertono la necessità di ridurre il proprio impatto ambientale. O, quantomeno, comunicano in questa maniera per ragioni di marketing. La consapevolezza che si tratti di un ambito tanto impattante è ormai ben diffusa. Tra le aziende globali che hanno già lanciato linee di cementi a basse emissioni segnaliamo Holcim, che al momento è leader di questo settore in sviluppo. Le sue concorrenti si sono già attivate per contrastarne il dominio.
In Italia invece, gruppi come Heidelberg Materials (Italcementi), Buzzi-Unicem e Cementir hanno iniziato a esplorare questa nuova frontiera e propongono linee ecologiche meno impattanti rispetto al cemento tradizionale. Il prezzo di questa alternativa è però più alto e ciò ne scoraggia l’acquisto.
